NO171085B - PROCEDURE FOR MANUFACTURING HOLOGRAMS WITH LOCKING INTERFERENCE PATTERNS AND SUCH HOLOGRAMS - Google Patents

Description

Indirekte oppvarmbar termionisk katode og fremgangsmåte til fremstilling av en slik katode. Indirect heatable thermionic cathode and method for producing such a cathode.

Oppfinnelsen vedrører en indirekte oppvarmbar termionisk katode, spesielt en katode hvis bærer som bærer katodens emitterende materiale er hul og opptar en varmetråd, som ved hjelp av et av et isolerende metalloksyd bestående sjikt er adskilt fra et mørkfarget sj ikt. The invention relates to an indirectly heatable thermionic cathode, in particular a cathode whose carrier which carries the cathode's emitting material is hollow and accommodates a heating wire, which is separated from a dark colored layer by means of a layer consisting of an insulating metal oxide.

Oppfinnelsen vedrører videre en fremgangsmåte til fremstilling av en slik katode. The invention further relates to a method for producing such a cathode.

Som bekjent kan det for nedsettelse av varmetrådtempera-turen av indirekte oppvarmbare katoder anvendes et varmeelement, As is known, a heating element can be used to reduce the heating wire temperature of indirectly heatable cathodes,

som består av en varmetråd som er overtrukket med et sjikt av et rent, godt isolerende metalloksyd, som aluminiumoksyd, hvorpå det er anbragt et mørkfarget sjikt av en blanding av aluminiumoksyd og wolfram- which consists of a heating wire coated with a layer of a pure, well-insulating metal oxide, such as aluminum oxide, on which is placed a dark-colored layer of a mixture of aluminum oxide and tungsten

pulver. Dette varmeelement er anbragt i en hul bærer som bærer en katodes emitterende materiale. powder. This heating element is placed in a hollow carrier which carries a cathode's emitting material.

Enskjønt det med denne kjente utførelsesform kan oppnås gode resultater, fremkommer det vanskeligheter når katoden må arbeide ved høy temperatur (mer enn 1000°C) og/eller når det mellom katodebærer og varmetråd opptrer en forholdsvis stor potensial forskjell (f.eks. mer enn 300 V). Although good results can be achieved with this known embodiment, difficulties arise when the cathode must work at a high temperature (more than 1000°C) and/or when there is a relatively large potential difference between the cathode carrier and the heating wire (e.g. more than 300 V).

En høy driftstemperatur er nødvendig ved forrådskatoder, som impregnerte katoder og pressede katoder, hvor det emitterende materiale er oppsuget eller innesluttet i et porøst wolframlegeme. A high operating temperature is necessary for storage cathodes, such as impregnated cathodes and pressed cathodes, where the emitting material is absorbed or enclosed in a porous tungsten body.

En stor potensial forskjell kan opptre ved anvendelsen av katoden i A large potential difference can occur when using the cathode i

et elektronestrålerør og i bestemte koplingsanordninger, spesielt på fargefjernsynsområdet. Under disse betingelser, spesielt når disse opptrer samtidig, fremkommer ofte gjennomslag mellom varmetråd og katode, nemlig hovedsakelig på grunn av det faktum fordi det kan finne sted en ioneledning gjennom det mellom varmetråd og katodebærer til-stedeværende isoleringsmateriale. an electron beam tube and in certain coupling devices, especially in the field of color television. Under these conditions, especially when they occur simultaneously, breakdown often occurs between heating wire and cathode, namely mainly due to the fact that ion conduction can take place through the insulating material present between heating wire and cathode carrier.

Ved anvendelse av et mørkfarget mellomsjikt som inneholder metallpartikler, består dessuten den fare at metallet diffunderer inn i det underliggende isolerende sjikt og gjør dette noe ledende, hvilket likeledes kan føre'til gjennomslag. When using a dark-colored intermediate layer containing metal particles, there is also the risk that the metal diffuses into the underlying insulating layer and makes it somewhat conductive, which can also lead to breakdown.

Det kan også komme til gjennomslag når ved fremstilling It can also come into play when manufacturing

av varmelegemet en første rundt en molybdenkjerne viklet vikling av en varmetråd vikles rundt en tykkere kjerne, som etterpå igjen må trekkes fra varmetrådviklingene. Den tynne molybdenkjerne fjernes ved ut-beising med en syre fra den primære varmetrådvikling, men denne prosess ville for den tykke kjerne kreve for meget tid. Ved uttrekning av den tykkere kjerne kan viklingene forskyve seg, således at det dannes varmere steder i varmelegemet som fører til gjennomslag. Dette kan unngås ved at det som tykkere kjerne anvendes en stav eller et rør av keramisk materiale som altså ikke behøver å fjernes. of the heater, a first winding of a heating wire wound around a molybdenum core is wound around a thicker core, which must then again be pulled from the heating wire windings. The thin molybdenum core is removed by pickling with an acid from the primary heating wire winding, but this process would require too much time for the thick core. When the thicker core is pulled out, the windings can shift, so that hotter places are formed in the heater which leads to breakdown. This can be avoided by using a rod or a tube of ceramic material as a thicker core, which therefore does not need to be removed.

De nevnte., ulemper kan omtrent fullstendig unngås når ifølge oppfinnelsen det mellom varmetråd og det mørke sjikt anbragte isoleringsmateriale minst delvis har form av et porøst sjikt som minst for 50% består av hulninger, hvorpå det mørke sjikt hviler uten at den mørke masse er trengt inri i uthulningene. Isolerings-mater.ialet består fortrinnsvis av aluminiumoksyd (Al2Qj.) men berylliumoksyd (BeO) og magnesiumoksyd (MgO) lar. aeg også anvende. Det mffiske sjikt består fortrinnsvis av en blanding av wolframpartikler og aluminiumoksyd, berylliumoksyd og magnesiumoksyd. Eventuelt kan.det mellom det porøse sjikt og det mørke sjikt og/eller varmetråden dessuten være anordnet et eller flere sjikt av ikke porøst isolerende oksyd. Det porøse sjikt hindrer en ioneledning og diffusjon av metall fra det mørke sjikt til isoleringssjiktet eller isoleringssjiktene. En slik katode som har en drift stemperatur på 1200°C, arbeider ennå tilforlatelig ved en potensialforskjell mellom varmetråd, katodebærer på 500 V og har en tilfredsstillende levetid. Dessuten kan denne katode ha en oppvarmningstid på mindre enn 10 sekunder, mens de for slike katoder vanlige oppvarmningstider utgjør ca. 30 sekunder. The aforementioned disadvantages can be almost completely avoided when, according to the invention, the insulating material placed between the heating wire and the dark layer at least partially takes the form of a porous layer which at least 50% consists of hollows, on which the dark layer rests without the dark mass being needed inside the hollows. The insulating material preferably consists of aluminum oxide (Al2Qj.), but beryllium oxide (BeO) and magnesium oxide (MgO) are possible. aeg also apply. The physical layer preferably consists of a mixture of tungsten particles and aluminum oxide, beryllium oxide and magnesium oxide. Optionally, one or more layers of non-porous insulating oxide may also be arranged between the porous layer and the dark layer and/or the heating wire. The porous layer prevents ion conduction and diffusion of metal from the dark layer to the insulating layer or layers. Such a cathode, which has an operating temperature of 1200°C, still works reliably at a potential difference between heating wire, cathode carrier of 500 V and has a satisfactory lifetime. Moreover, this cathode can have a heating time of less than 10 seconds, while the normal heating times for such cathodes amount to approx. 30 seconds.

En katode ifølge oppfinnelsen kan fremstilles på A cathode according to the invention can be produced on

følgende fremgangsmåte: the following procedure:

En wolframvarmetråd vikles på kjent måte skruelinjeformet på en molybdenkjerne. Deretter vikles denne viklede kjerne bifilart rundt et rør av et keramisk materiale, f.eks. BeO, A120^ eller MgO, og overtrekkes først på kataforetisk måte med et tynt sjikt av A120^, hvoretter det ved dypning påføres et annet Al20^-sjikt. Deretter dyppes det hele i en suspensjon av en blanding av ett av-de nevnte isolerende oksyder med 50-75 vektprosent molybdentrioksyd (MoO^). Disse sjikt sintres ved oppvarmning til 1500°C i en reduserende atmosfære i 5 min. Derved omdannes MoO^ helt eller delvis i Mo. Det hele dyppes deretter i en suspensjon av 8-15 vektprosent A120^ og det gjenblivende WO, og oppvarmes igjen i en reduserende atmosfære nå ved 1600 C i 2 min. Derved reduseres WO^ til W, således at sjiktet antar en mørk farge» Nå oppløses molybdenet av varmetrådviklingens kjerne i et beisebad. Derved oppløses også Mo fra isoleringssjiktet og det blir tilbake et porøst sjikt av rent A120^ med 50-75$ hulrom mellom det første påførte A^O^-sjikt og det mørke wolframholdige sjikt. Det mørke sjikt holdes ved hjelp av Al20^-partiklene av isoleringssjiktets porøse del, uten at det,kan opptre en uønsket ioneledning eller wolfram inndiffunderer fra det mørke sjikt i isoleringssj iktet. A tungsten heating wire is wound helically on a molybdenum core in a known manner. This wound core is then wound bifilarly around a tube of a ceramic material, e.g. BeO, Al20^ or MgO, and is first coated cataphoretically with a thin layer of Al20^, after which another Al20^ layer is applied by dipping. The whole is then dipped in a suspension of a mixture of one of the aforementioned insulating oxides with 50-75% by weight of molybdenum trioxide (MoO^). These layers are sintered by heating to 1500°C in a reducing atmosphere for 5 min. Thereby, MoO^ is completely or partially converted into Mo. The whole is then dipped in a suspension of 8-15% by weight A120^ and the remaining WO, and heated again in a reducing atmosphere now at 1600 C for 2 min. Thereby, WO^ is reduced to W, so that the layer takes on a dark colour." Now the molybdenum of the core of the heating wire winding is dissolved in a pickling bath. This also dissolves Mo from the insulating layer and a porous layer of pure A120^ with 50-75% voids between the first applied A^O^ layer and the dark tungsten-containing layer is left behind. The dark layer is held with the help of the Al20^ particles by the porous part of the insulation layer, without an unwanted ion conduction or tungsten diffusing from the dark layer into the insulation layer.

Eventuelt kan det porøse sjikt dannes mellom to massive isoleringssjikt eller kan de massive isoleringsmaterialsjikt helt utelates. De for påførelse av de to første Al20^-sjikt nødvendige ovenfor omtalte prosesser (på kataforetisk måte overtrekning og dypping) og den første sinterbehandling kan da bortfalle. Da det mørke wolframholdige sjikt vanligvis ligger an umiddelbart på bæreren for katodens emitterende materiale og dette mørke sjikt er noe ledende, kan det i dette tilfelle imidlertid opptre elektroneledning fra varmetråd til det mørke sjikt og katoden. Denne utførelsesform anvendes derfor bare for katoder som arbeider ved en lavere driftstemperatur, som dette f.eks. er tilfelle ved oksydkatoder. Optionally, the porous layer can be formed between two solid insulation layers or the solid insulation material layers can be completely omitted. The above-mentioned processes required for the application of the first two Al 2 O 3 layers (coating and dipping in a cataphoretic manner) and the first sintering treatment can then be dispensed with. As the dark tungsten-containing layer usually rests immediately on the carrier for the cathode's emitting material and this dark layer is somewhat conductive, in this case, however, electron conduction from the heating wire to the dark layer and the cathode can occur. This embodiment is therefore only used for cathodes that work at a lower operating temperature, such as this e.g. is the case with oxide cathodes.

Varmeelementet utstyrt med et over en del av dets tykkelse porøst isolerende sjikt og et mørkt sjikt kan skyves inn i hulrommet for bæreren for det emitterende katodemateriale. En slik katode, også når det dreier seg om en forrådskatode, hvis emitterende materiale er oppsuget eller er innesluttet i et porøst vfolframlegeme og hvis driftstemperatur er 950-1200°C, tilsvarer helt de stilte krav, har en begynnelsesvarmetid på ca. 7 sek. og har en gjennomslagsfasthet på mer enn 500 V likespenning. The heating element provided with a porous insulating layer over a part of its thickness and a dark layer can be pushed into the cavity of the carrier for the emitting cathode material. Such a cathode, also when it is a storage cathode, whose emitting material is absorbed or is enclosed in a porous v-fluoride body and whose operating temperature is 950-1200°C, fully corresponds to the set requirements, has an initial heating time of approx. 7 sec. and has a breakdown strength of more than 500 V direct voltage.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor det er vist et snitt gjennom en eksem-pelvis utførelsesform av en katode ifølge oppfinnelsen. In the following, the invention will be described in more detail with reference to the drawing, where a section through an exemplary embodiment of a cathode according to the invention is shown.

På figuren betegner 1 en sylindrisk bærer for et emitterende legeme 2, i dette tilfelle et med emitterende materiale impregnert porøst wolframlegeme. Bæreren 1 har en mellomvegg 3 In the figure, 1 denotes a cylindrical support for an emitting body 2, in this case a porous tungsten body impregnated with emitting material. The carrier 1 has an intermediate wall 3

som lukker et rom som inneholder et varmelegeme. Dette varmelegeme består av en wolframvarmetråd 4 som er viklet skruelinjeformet og har et hulrom 5, hvori det har befunnet seg en molybdenkjerne som senere er blitt fjernet ved en beisebehandling. Wolframvarmetråden 4 er bifilart viklet rundt et rør 6 av et keramisk materiale og er which closes a room containing a heater. This heating element consists of a tungsten heating wire 4 which is wound helically and has a cavity 5, in which there has been a molybdenum core which has later been removed by a pickling treatment. The tungsten heating wire 4 is bifilarly wound around a tube 6 of a ceramic material and is

overtrukket med et isoleringssjikt, som består av et på kataforetisk måte påført Al20-j-sjikt 7, et ved dypning dannet sjikt 8, likeledes av rent A120^ og et porøst sjikt 9 som fåes ved fjerning av molybden fra et sjikt bestående av en blanding av 75~50 vektprosent MoO^ og 25-50 vektprosent Al^ O^. Det porøse sjikt 9 består derfor av Al^ O^-partikler som er sammensintret løst og befinner seg mellom sjiktet 8 og et mørkt sjikt 10. Dette sjikt 10 ble dannet av et sjikt som coated with an insulating layer, which consists of a cataphoretically applied Al20-j layer 7, a layer 8 formed by dipping, likewise of pure Al20^ and a porous layer 9 obtained by removing molybdenum from a layer consisting of a mixture of 75~50 wt.% MoO^ and 25-50 wt.% Al^O^. The porous layer 9 therefore consists of Al^ O^ particles which are loosely sintered and are located between layer 8 and a dark layer 10. This layer 10 was formed from a layer which

inneholder 8-15 vektprosent A120^ og 92-85 vektprosent WO-^, hvor WO^ ble redusert til W. contains 8-15 weight percent A120^ and 92-85 weight percent WO-^, where WO^ was reduced to W.

På grunn av nærvær av det porøse sjikt 9 mellom de isolerende sjikt 7 og 8 og det m-er eller mindre ledende mørke sjikt 10 unngås en forstyrrende ioneledning gjennom isoleringsmaterialet av sjiktene 7, 8 og 9, hvorved det kan anleggés en større potensialforskjell mellom wolframvarmetråden 4 og bæreren 1, uten at det sågar ved de høye driftstemperaturer for katoden på 1200°C består fare for gjennomslag. Dessuten bibeholdes en god varmeoverføring mellom varmetråd og katode og utvidelsesforskjellen nøytraliseres. Due to the presence of the porous layer 9 between the insulating layers 7 and 8 and the m or less conductive dark layer 10, a disturbing ion conduction through the insulating material of the layers 7, 8 and 9 is avoided, whereby a greater potential difference can be established between the tungsten heating wire 4 and the carrier 1, without there being a risk of breakdown even at the high operating temperatures for the cathode of 1200°C. In addition, a good heat transfer between heating wire and cathode is maintained and the expansion difference is neutralized.

Når det er mulig med en lavere drift stemperatur eller en mindre potensialforskjell mellom varmetråd og katode, kan isoleringssjiktet mellom varmetråd 4 og det mørke sjikt 10 helt bestå av det porøse sjikt 9, således at sjiktene 7 og 8 kan utelates. Ved meget høye potensialforskjeller og/eller høye driftstemperaturer kan det porøse sjikt 9 anbringes mellom to ikke-porøse sjikt. Videre kan det emitterende sjikt være anbragt på bærerens sylinderflate, slik dette ofte er tilfelle ved bariumoksydkatoder. When it is possible with a lower operating temperature or a smaller potential difference between heating wire and cathode, the insulating layer between heating wire 4 and the dark layer 10 can consist entirely of the porous layer 9, so that layers 7 and 8 can be omitted. At very high potential differences and/or high operating temperatures, the porous layer 9 can be placed between two non-porous layers. Furthermore, the emitting layer can be placed on the cylinder surface of the carrier, as is often the case with barium oxide cathodes.

Foruten aluminiumoksyd lar det seg også anvende BeO, MgO eller andre egnede isolerende oksyder. Det mørke sjikt kan også på-føres i form av en blanding av disse oksyder med W-pulver. Besides aluminum oxide, it is also possible to use BeO, MgO or other suitable insulating oxides. The dark layer can also be applied in the form of a mixture of these oxides with W powder.

Claims (7)

1. Indirekte oppvarmbar katode som består av en bærer for det emitterende materiale og et varmelegeme med en mørkfarget over-flate, som ved hjelp av isoleringsmaterialet er adskilt fra varmetråden, karakterisert ved at det mellom varmetråd og det mørke sjikt anbragte isoleringsmateriale minst delvis har form av et porøst sjikt som minst for 50% består av hulninger, hvorpå det mørke sjikt hviler uten at den mørke masse er trengt inn i uthulningene.1. Indirect heatable cathode consisting of a carrier for the emitting material and a heating element with a dark-colored surface, which is separated from the heating wire by means of the insulating material, characterized in that the insulating material placed between the heating wire and the dark layer at least partially has the shape of a porous layer that at least 50% consists of hollows, on which the dark layer rests without the dark mass having penetrated into the hollows. 2. Katode ifølge krav 1, karakterisert ved at isoleringsmaterialet består av en eller flere massive oksydsjikt av et metall fra gruppen aluminium, beryllium og magnesium og et porøst sjikt av ett av disse oksyder. 2. Cathode according to claim 1, characterized in that the insulating material consists of one or more solid oxide layers of a metal from the group aluminium, beryllium and magnesium and a porous layer of one of these oxides. 3. Katode ifølge krav 1,karakterisert ved at det porøse isoleringsmaterialsjikt er anbragt mellom to ikke-porøse isoleringssjikt. 3. Cathode according to claim 1, characterized in that the porous insulating material layer is placed between two non-porous insulating layers. 4. Katode ifølge krav 1, karakterisert ved at isoleringsmaterialet er anbragt mellom varmetråd og det mørkfargede sjikt bare i form av et porøst sjikt. 4. Cathode according to claim 1, characterized in that the insulating material is placed between the heating wire and the dark colored layer only in the form of a porous layer. 5. Fremgangsmåte til fremstilling av en katode ifølge krav 1, 2, 3 eller 4, karakterisert ved at det porøse iso-leringsmaterialsj ikt påføres mellom varmetråd og det mørkfargede sjikt i form av et sjikt som består av en blanding av molybdenoksyd (MoO^) og et isolerende oksyd av et metall fra gruppen aluminium, beryllium og magnesium og det mørke sjikt påføres før fjerning av molybdenet fra isoleringssjiktet. 5. Method for producing a cathode according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the porous insulating material layer is applied between the heating wire and the dark-colored layer in the form of a layer consisting of a mixture of molybdenum oxide (MoO^) and an insulating oxide of a metal from the group of aluminum, beryllium and magnesium and the dark layer is applied before removing the molybdenum from the insulating layer. 6. Fremgangsmåte ifølge krav 5 til fremstilling av en katode ifølge krav log2, karakterisert ved at etterat den eventuelt allerede rundt en molybdenkjerne viklede varmetråd er viklet bifilart på et isoleringssjikt, påføres først fortrinnsvis på kataforetisk måte et første isoleringssjikt, deretter fortrinnsvis ved dypning et annet isoleringssjikt og på dette sjikt et frredje av en blanding av molybdenoksyd og et oksyd av et av de nevnte metaller Al, Be og Mg, hvoretter disse sjikt oppvarmes i en reduserende atmosfære ved 1500°C i 5 min. og deretter anbringes fortrinnsvis ved dypning et sjikt som består av en blanding av wolframoksyd og et oksyd av ett av de nevnte metaller, hvoretter dette sjikt blir mørkfarget ved at det oppvarmes i 2 min. i en reduserende atmosfære ved 1600°C og derved omdannes wolframoksydet fullstendig i wolfram, hvoretter molybdenet i kjernen og det tredje sjikt fjernes ved beising, således at det tredje sjikt blir porøst, hvoretter varmelegemet innføres i en katodebærers hulrom. 6. Method according to claim 5 for the production of a cathode according to claim log2, characterized in that after the heating wire possibly already wound around a molybdenum core is wound bifilarly on an insulating layer, it is preferably first applied in a cataphoretic manner, a first insulating layer, then preferably by dipping a second insulating layer and on this layer a fourth of a mixture of molybdenum oxide and an oxide of one of the aforementioned metals Al, Be and Mg, after which these layers are heated in a reducing atmosphere at 1500 °C for 5 min. and then, preferably by dipping, a layer consisting of a mixture of tungsten oxide and an oxide of one of the aforementioned metals is applied, after which this layer becomes dark colored by heating it for 2 min. in a reducing atmosphere at 1600°C and thereby the tungsten oxide is completely converted into tungsten, after which the molybdenum in the core and the third layer is removed by pickling, so that the third layer becomes porous, after which the heater is introduced into the cavity of a cathode carrier. 7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 til fremstilling av en katode ifølge krav 1 og 3, karakterisert ved at etterat varmetråden er viklet bifilart på et isolerende støttelegeme, anbringes et første isoleringssjikt av et oksyd av ett av metallene Al, Be eller Mg fortrinnsvis på kataforetisk måte, hvorpå det påføres et annet fortrinnsvis ved dypning av en blanding av 30-75 vektprosent molybdenoksyd og 50-25 vektprosent av ett av de nevnte metaller, hvoretter et tredje sjikt påføres ved dypning i en suspensjon av et oksyd av ett av de nevnte metaller og deretter oppvarmes det hele ved 1500°C i 5 min. i en reduserende atmosfære, hvoretter et fjerde sjikt av en blanding av wolframoksyd og et oksyd av ett av de nevnte metaller anbringes og omdannes ved reduksjon av wolframoksydet ved oppvarmning i en reduserende atmosfære i 2 min. ved l600°C i et mørkfarget sjikt, hvoretter det tredje sjikts molybden og eventuelt kjernens molybden fjernes ved beising og deretter sammenbygges varmelegemet med katodebæreren.7. Method according to claim 5 for the production of a cathode according to claims 1 and 3, characterized in that after the heating wire is wound bifilarly on an insulating support body, a first insulating layer of an oxide of one of the metals Al, Be or Mg is preferably applied cataphoretically , after which another layer is preferably applied by dipping a mixture of 30-75% by weight molybdenum oxide and 50-25% by weight of one of the mentioned metals, after which a third layer is applied by dipping in a suspension of an oxide of one of the mentioned metals and then the whole thing is heated at 1500°C for 5 min. in a reducing atmosphere, after which a fourth layer of a mixture of tungsten oxide and an oxide of one of the aforementioned metals is placed and converted by reduction of the tungsten oxide by heating in a reducing atmosphere for 2 min. at 1600°C in a dark-coloured layer, after which the third layer's molybdenum and possibly the core's molybdenum are removed by pickling and then the heater is assembled with the cathode carrier.